Способ получения эпитаксиальных слоев полупроводниковых соединений типа aiibvi

Способ получения эпитаксиальных слоев полупроводниковых соединений типа A^IIB^VI, включающий вакуумирование рабочей камеры до 1 10^-1 1 10^-2 мм рт. ст. продувку водородом, создание давления водорода 90 110 мм рт. ст. нагрев зоны источника до 750 800^oC и зоны подложек до 600 620^oC, эпитаксиальное наращивание, отличающийся тем, что, с целью улучшения электрофизических параметров слоев за счет изменения полярности ориентации, предварительно перед нагревом зон источника и подложек проводят их отжиг в течение 2 3 мин при давлении 1 10^-1 мм рт. ст. и температурах зон источника и подложек соответственно 600 620^oC и 400 420^oC.

Изобретение относится к технологии полупроводниковых материалов и может быть использовано для получения эпитаксиальных слоев соединений типа A^IIB^VI заданной полярности.
Кристаллы материалов типа A^IIB^VI (CdS, CdSe, CdTe, ZnSe и др.) являются полярными, т. е. кристаллографические плоскости (111) и (0001) в этих кристаллах оканчиваются атомами металла (Cd, Zn), а плоскости и - атомами металлоида (S, Se, Te). Поэтому эти плоскости обладают неодинаковыми физическими и химическими свойствами. Например, теллуровая сторона теллурида цинка хорошо адсорбирует кислород, в то время как цинковая сторона не чувствительна к кислороду.
У тонких эпитаксиальных слоев одни электрофизические свойства зависят, в основном, от свойств свободной поверхности. Выращивание тонких слоев одного и того же полупроводника, но различной полярности позволяет, таким образом, управлять их электрофизическими свойствами. Причем характеристики эпитаксиальных слоев B-полярности выше, чем у слоев A полярной ориентации.
Известен способ получения эпитаксиальных слоев соединений A^II B^VI методом вакуумного напыления или методом химических транспортных реакций [1]
Тонкие эпитаксиальные слои соединений A^IIB^VI, получаемые указанными методами на различных неполярных подложках, всегда имеют A - полярность и отличаются невысоким уровнем электрофизических параметров.
Эпитаксиальные слои этих соединений (111) или (0001) полярности получают только в том случае, если в качестве подложки использованы грани или полярных кристаллов.
Известен также способ получения эпитаксиальных слоев полупроводниковых соединений типа A^IIB^VI, включающий вакуумирование рабочей камеры до 1 10^-1 1 10^-2 мм рт. ст. продувку водородом, создание давления водорода до 110 мм рт.ст. нагрев зоны источника до 750 - 800^oC, эпитаксиальное наращивание [2]
Недостатком известного способа является то, что на неполярных подложках эпитаксиальные слои соединений типа A^IIB^VI осаждаются только А-полярности и имеют плохие электрофизические характеристики.
Целью данного изобретения является улучшение электрофизических параметров слоев за счет изменения полярности ориентации.
Поставленная цель достигается тем, что предварительно, перед нагревом зон источника и подложек, проводят отжиг в течение 2 3 мин при давлении 1 10^-1 мм рт. ст. и температурах зон источника и подложек соответственно 600 620^oC и 400 420^oC.
Пример 1. Реакционную камеру 2 3 раза промывают водородом. При давлении водорода порядка 1 10^-1 мм рт. ст. создают в зоне источника температуру 600^oC, а в зоне подложки 400^oC и через 2 3 мин после достижения этих температур напускают в систему водород до давления порядка 90 мм рт. ст. и повышают температуру зоны источника до 750^oC, а подложки до 600^oC. Длительность процесса зависит от желаемой толщины слоя. Слои получают с металлоидной стороной наружу, т.е. В-полярности.
Пример 2. Камеру промывают водородом, создают указанное выше давление, а затем создают следующий температурный режим: в зоне источника температура равна 610^oC, в зоне подложки 410^oC и через 2 3 мин после достижения этих температур напускают в систему водород до давления 100 мм рт.ст. и повышают температуру зоны источника до 800^oC и подложки до 610^o. Слои получаются В-полярной ориентации.
Пример 3. Процесс проводят в реакционной камере, предварительно промытой водородом. Давление в камере порядка 1 10^-1 мм рт.ст. Затем в зоне источника создают температуру 620^oC, а в зоне подложки 420^oC и через 2 3 мин после достижения этих температур напускают в систему водород до давления порядка 110 мм рт. ст. Температуру зон источника и подложки повышают до 900 и 620^oC соответственно. Получают слои желаемой ориентации и полярности, т.е. с металлоидной стороной наружу.
Параметры технологического процесса выращивания эпитаксиальных слоев, такие как давление водорода, температура источника и температура подложки, взаимосвязаны, т.е. изменение одного из них в пределах больше указанных интервалов при постоянных значениях других параметров, приводит к неэпитаксиальному, т.е. полукристаллическому осаждению слоев. Если же взять все три параметра в указанных пределах, то слои получаются монокристаллическими.
Использование настоящего способа дает возможность технологам получать эпитаксиальные слои материалов типа A^II B^VI желаемой ориентации.
Кроме того, в качестве подложки могут быть использованы неполярные материалы (слюда, сапфир, Si, Ge и т.д.), что позволит с большей эффективностью использовать физические и химические свойства B-полярных сторон эпитаксиального слоя.
Способ получения эпитаксиальных слоев полупроводниковых соединений типа A^IIB^VI, включающий вакуумирование рабочей камеры до 1 10^-1 - 1 10^-2 мм рт. ст., продувку водородом, создание давления водорода 90 - 110 мм рт. ст., нагрев зоны источника до 750 - 800^oC и зоны подложек до 600 - 620^oC, эпитаксиальное наращивание, отличающийся тем, что, с целью улучшения электрофизических параметров слоев за счет изменения полярности ориентации, предварительно перед нагревом зон источника и подложек проводят их отжиг в течение 2 - 3 мин при давлении 1 10^-1 мм рт. ст. и температурах зон источника и подложек соответственно 600 - 620^oC и 400 - 420^oC.